אסטרטגיות ניהול אנרגיה לחניונים חשמליים מבוססי פוטו-וולטאיקה עם התחשבות בעלות שחיקת הסוללה

מדוע טעינה חכמה לרכבים חשמליים חשובה

ככל שרכבים חשמליים הופכים נפוצים יותר, המעשה הפשוט של חיבור רכב לחשמל עלול להעמיס בשקט על רשתות החשמל ועל הכיס. המחקר הזה חוקר כיצד חניונים מופעלים בסולארי—מקומות שבהם רכבים עומדים שעות רבות מדי יום—יכולים לסחור באנרגיה ביניהם באופן חכם. באמצעות תיאום של זמני הטעינה, שיתוף עודפי אנרגיה סולארית וההתייחסות לכמות השחיקה שהבעלים מוכנים לאפשר בסוללות, החוקרים מראים שאפשר לצמצם עלויות טעינה ולנצל טוב יותר אנרגיה נקייה.

הפיכת חניונים לצמתים אנרגטיים מוקטנים

העבודה מדמיינת שכונה עירונית עם מספר חניונים גדולים, כל אחד מכוסה בלוחות סולאריים ומלא ברכבים חשמליים חונים. במקום שכל חניון יקנה חשמל מהרשת וימכור עודפי סולארי במחיר נמוך, כל חניון מתפקד כמרכז אנרגיה קטן. הוא יכול לטעון רכבים מאנרגיית השמש שלו, לקנות או למכור חשמל לרשת הרחבה, ולסחור בעודפי סולארי ישירות עם חניונים אחרים. הרעיון המרכזי הוא לנהל את כל זה דרך שוק מבוסס מחיר כך שהאנרגיה תזרום באופן טבעי למקום שבו היא בעלת הערך הרב ביותר בכל שעה.

לתת לקונים ולמוכרים להתמקח

כדי לתאם את שוק המקומי הזה, המחברים מעצבים מערכת "מכרזים כפולה". חניונים שזקוקים לאנרגיה מגישים הצעות קנייה; אלה עם עודף סולארי או אנרגיה מרכבים מחוברים מגישים הצעות מכירה. סוכן תוכנה מרכזי אוסף את ההצעות ומנקה את השוק: הצעות הקנייה הגבוהות משרתות קודם, והצעות המכירה הנמוכות מותאמות כל עוד שני הצדדים מרוויחים בהשוואה לשימוש פשוט ברשת הראשית. סידור זה שומר על מחירים מוסכמים בטווח שבין מחיר קמעונאי רגיל של חשמל לבין התעריף הנמוך יותר שמשולם על יצוא סולארי חזרה לרשת, כך שגם קונים וגם מוכרים מרוויחים מהסחר המקומי.

תכנון לענן, תנועה ושחיקת סוללות

המציאות מורכבת: קרינת השמש משתנה עם מזג האוויר, ונהגים מגיעים ועוזבים בזמנים בלתי צפויים. המחקר מתמודד עם זה על ידי הרצת השוק שלו על פני תרחישים רבים של "מה אם". הוא משתמש ברשת נוירונים מותאמת כדי לחזות תפוקת סולארית, ואז בונה מספר גרסאות של היום עם מעט יותר או מעט פחות שמש וביקוש לטעינה. המודל גם מעריך עד כמה כל סיבוב טעינה ופריקה שוחק את סוללות הרכבים ומייחס לשחיקה זו עלות כספית. כל הגורמים האלה מוזנים למנוע אופטימיזציה מתמטי שמחפש את צירוף העסקאות ולוחות הזמנים לטעינה שמבטיחים שהרכבים טעונים ובו־זמנית ממזערים את העלות הכוללת.

מה חושפות הסימולציות

החוקרים בודקים את הגישה שלהם על דגם סטנדרטי של רשת כוח עירונית הכוללת שישה חניונים חשמליים גדולים, כל אחד משרת כ־100 רכבים בערך. הם משווים את אסטרטגיית הסחר שלהם לסידור קונבנציונלי שבו כל חניון משתמש בלוחות הסולאריים שלו וקונה את עודפי הכוח מהשורה מהרשת. כאשר מסחר מקומי מותר, עלויות הטעינה הכוללות יורדות באופן ניכר: בכ־11.8% תחת תוכנית תמחור דינמית שבה מחירי החשמל משתנים במהלך היום, וכמעט ב־2% תחת תוכנית במחיר קבוע. אפילו כאשר מניחים שהעלות של שחיקת הסוללה עולה עד כ־30%, הגישה המסחרית נשארת זולה יותר מהמקרה הקונבנציונלי. המערכת גם מתגלה כעמידה כאשר תפוקת השמש ודפוסי הנהיגה משתנים למעלה או למטה בכ־10%.

מה משמעות הדבר עבור טעינה עתידית

במילים פשוטות, המחקר מראה שטיפול בחניונים מצוידי סולארי וברכבים מחוברים כמשתתפים פעילים בשוק אנרגיה מקומי משתלם. על ידי אפשרות למיקוח בין חניונים והתחשבות בהזדקנות הסוללה ובאי־ודאות של מזג האוויר, האסטרטגיה המוצעת מורידה את חשבונות הטעינה ומפחיתה בזבוז אנרגיית שמש. אם תיושם ברוחב, גישות מבוססות שוק דומות יכולות להוזיל ולנקות את הנהיגה החשמלית בעוד שהן מקלות על העומס על רשתות החשמל עם גידול מספרי הרכבים החשמליים.

ציטוט: Khan, M.O., Ahmad, F., Ali, M. et al. Energy management strategies for solar photovoltaic-based EV parking lots with consideration of battery degradation cost. Sci Rep 16, 13841 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42238-z

מילות מפתח: טעינת רכב חשמלי, חניונים סולאריים, מסחר באנרגיה, רכב-אל-רשת, שחיקת סוללה